巨厚砾石层气体钻井井筒不规则性对井斜的影响研究

作     者：娄尔标 周波 刘洪涛 陈锋 王文昌 薛艳鹏 LOU Erbiao;ZHOU Bo;LIU Hongtao;CHEN Feng;WANG Wenchang;XUE Yanpeng

作者机构：中国石油塔里木油田分公司新疆库尔勒841000 上海大学机电工程与自动化学院上海200072 上海大学力学与工程科学学院上海200072 

出 版 物：《石油钻探技术》 (Petroleum Drilling Techniques)

年 卷 期：2021年第49卷第3期

页      面：62-66页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：国家科技重大专项“深井超深井钻井工程设计系统在塔里木油田现场的应用”(编号:2016ZX05020-006) 国家自然科学基金项目“超深井钻柱非线性动力学及动态安全性基础理论研究”(编号:U1663205)、“气体钻井中预弯底部钻具组合控斜的非线性动力学机制”(编号:51704191)和“超深井油套管螺纹接头三维力学特性分析及密封机理研究”(编号:51804194) 中国石油塔里木油田分公司科技项目“山前超深复杂井钻井技术攻关与应用”(编号:201017050104)资助 

主　　题：巨厚砾石层 气体钻井 井筒规则性 井斜 降斜力 

摘      要：直井易斜和下套管困难是巨厚砾石层气体钻井存在的2个亟需解决的问题。现场测试数据表明,即使使用普遍认为具有较好控斜效果的空气锤钻井技术,井斜控制依然困难,且井筒的规则性很差,这很难用现有的控斜理论解释。现有底部钻具组合(BHA)受力模型均未考虑井筒的不规则性,都假设井筒光滑规则。为此,基于现场实测数据,利用有限元方法建立了BHA与不规则井筒相互作用的力学模型,分析了井筒不规则性对BHA受力特征的影响。模型分析表明,不规则井筒易形成附加支点,缩短有效钟摆长度,使降斜力大幅减小,甚至可能使钻头侧向力成为增斜力,造成井斜控制失败。实例分析证实,巨厚砾石层采用气体钻井时,预弯钟摆BHA所钻井筒相对较为规则,控斜效果好,下套管作业顺利。现场实测数据间接证明了井筒不规则性对井斜存在重要影响,BHA力学分析时应考虑井筒的不规则性。